كيفية اختيار مقياس تدفق الجليكول

يُستخدم الجليكول، كمادة خام كيميائية ومذيب ومضاد للتجمد، على نطاق واسع في العديد من الصناعات، مثل البتروكيماويات والسيارات والمنسوجات. ويُعدّ قياس معدل تدفق الجليكول بدقة بالغة الأهمية للتحكم في العمليات، وحساب التكاليف، ونقل الملكية، وضمان جودة المنتج. ستتناول هذه المقالة بالتفصيل خصائص تطبيق قياس تدفق الجليكول باستخدام مقياس تدفق كوريوليس ، ومقياس تدفق التروس البيضاوية ، ومقياس تدفق المساحة المتغيرة ، ومقياس تدفق التوربين السائل (مقياس تدفق TUF)، مما يوفر مراجع اختيارية للمهندسين والمستخدمين النهائيين.

يحتاج الجليكول، المستخدم على نطاق واسع، إلى قياس التدفق

الخصائص الفيزيائية لوسط الجليكول

إن موصلية الجليكول ضعيفة نسبياً، حيث تبلغ موصليتها حوالي 1.07 × 10 ⁻⁶ S/cm، مما يحد من استخدام مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية في هذا الوسط.

هل يمكن لمقياس التدفق المغناطيسي قياس تدفق الجليكول؟

لا يُعدّ وسط الجليكول النقي مناسبًا لمقاييس التدفق الكهرومغناطيسية نظرًا لانخفاض موصليته، ولكن إذا كان مذيبًا من الجليكول والماء، وخاصةً عندما تكون نسبة الماء كبيرة جدًا، فيمكن قياسه باستخدام مقاييس التدفق الكهرومغناطيسية. يتميز قياس وسط الجليكول والماء باستخدام مقياس التدفق الكهرومغناطيسي بالعديد من المزايا، مثل عدم وجود مكونات استشعار متحركة، وإمكانية القياس في كلا الاتجاهين، وانخفاض تكلفة مستشعر التدفق.

يمكن لمقياس التدفق المغناطيسي قياس مذيب الجليكول والماء

مقياس تدفق التوربين (TUF) لقياس تدفق الجليكول

تحليل تطبيق مقياس تدفق التوربينات السائلة

يعتمد مقياس تدفق التوربين السائل على مبدأ أن تردد دوران شفرات التوربين عند دفعها بسائل الجليكول يتناسب طرديًا مع معدل التدفق. لذا، تُعد مقاييس تدفق التوربين السائل حلاً اقتصاديًا لقياس تدفق الجليكول.

هل يستطيع مقياس تدفق التوربين التعامل مع لزوجة الجليكول؟

على الرغم من أن لزوجة الإيثيلين جليكول مرتفعة بعض الشيء، والتي قد تصل إلى 16.1 سنتي بواز، إلا أن مقياس التدفق TUF يمكنه التعامل مع سائل نظيف يصل إلى حوالي 45 سنتي بواز كحد أقصى، لذا فإن مقياس التدفق التوربيني من silverinstruments.com يمكنه التعامل مع هذه المهمة الصعبة.

المواصفات الفنية لمقياس تدفق التوربين

نطاق تدفق TUF لأحجام مختلفة من المستشعرات وفقدان الضغط

عادة ما تكون دقة قياس عدادات تدفق التوربينات السائلة من ± 0.5% إلى ± 1.0%.

يتميز هذا النوع من مقاييس التدفق بسرعة الاستجابة العالية ونسبة النطاق الكبيرة (حوالي 10:1)، وهو مناسب لأنظمة نقل الإيثيلين جلايكول ذات التغيرات الكبيرة في معدل التدفق.

مقياس تدفق الجليكول الرقمي: يحتوي على نبضات، ومخرج 4-20 مللي أمبير، وخيار اتصال MODBUS RTU وHART، مع جهاز إرسال التدفق لعرض معدل تدفق الجليكول والتدفق الكلي.

مقياس تدفق توربيني رقمي مزود بشاشة عرض رقمية لعرض معدل تدفق الجليكول والتدفق الكلي

في خط أنابيب نقل الإيثيلين جليكول، يتطلب تركيب عدادات تدفق التوربينات السائلة عناية خاصة بمتطلبات الأجزاء الأمامية والخلفية للأنبوب المستقيم. من الضروري عادةً ضمان طول الجزء المستقيم من الأنبوب، من 10D في الأمام إلى 5D في الخلف، لضمان استقرار مجال التدفق. في الوقت نفسه، وبفضل خصائص التزييت للإيثيلين جليكول، يطول عمر محامل التوربينات نسبيًا.

عدد كافٍ من الأنابيب المستقيمة قبل وبعد مقياس تدفق التوربين

ما هو مقياس تدفق الجليكول الأكثر دقة؟

مقياس تدفق كوريوليس هو مقياس تدفق الجليكول الأكثر دقة.

مقياس تدفق الجليكول عالي الدقة - من نوع كوريوليس

يعتمد مقياس التدفق كوريوليس على مبدأ قوة كوريوليس، ويحدد معدل تدفق الكتلة عن طريق قياس فرق الطور الناتج عن اهتزاز الأنبوب أثناء تدفق سائل الجليكول. ويُظهر مقياس التدفق كوريوليس مزايا كبيرة في قياس تدفق الجليكول.

تتميز مقاييس التدفق الكتلي من هذا النوع بدقة قياس عالية للغاية، تصل عادةً إلى دقة قراءة تتراوح بين ± 0.1% و0.2%، وهي لا تتأثر بتغيرات كثافة السائل أو لزوجته أو درجة حرارته أو ضغطه. بالنسبة لمواد مثل الإيثيلين جلايكول، توفر مقاييس التدفق من نوع كوريوليس نتائج قياس تدفق كتلي مستقرة وموثوقة. في الوقت نفسه، يمكن لمقياس التدفق قياس التدفق الكتلي الكلي وكثافة الإيثيلين جلايكول ودرجة حرارته في آنٍ واحد، مما يوفر قياسات متعددة للمعايير اللازمة للتحكم في العمليات.

يمكن قياس العديد من المعايير بواسطة كوريوليس

يتميز كل من مقياس التدفق كوريوليس ذي الأنبوب المستقيم وذي الأنبوب المنحني بخصائص فريدة عند استخدامه مع الإيثيلين جليكول. يتميز مقياس التدفق ذو الأنبوب المستقيم بانخفاض فقدان الضغط، ولكنه حساس للاهتزازات؛ بينما يتميز مقياس التدفق ذو الأنبوب المنحني بدقة قياس عالية، إلا أن فقدان الضغط فيه كبير نسبيًا. في نظام نقل الإيثيلين جليكول، ونظرًا للزوجة العالية للوسط، يُنصح باختيار مقياس تدفق كوريوليس ذي أنبوب منحني بقطر أكبر لتحقيق التوازن بين دقة القياس وفقدان الضغط.

عيوب استخدام مقياس كوريوليس لقياس الجليكول

التكلفة الأولية هي الأعلى، وحالياً يعتبر مقياس التدفق كوريوليس أغلى مقياس تدفق بين جميع مقاييس التدفق.

حجمها ووزنها كبيران نسبياً.

حساس للاهتزاز أثناء تركيب خط الأنابيب (يتطلب دعماً جيداً). ولكنه لا يحتاج إلى خط أنابيب مستقيم قبل وبعد مقياس التدفق.

مقياس تدفق بيضاوي الشكل لقياس تدفق الجليكول

الخصائص التقنية لمقياس التدفق ذي التروس البيضاوية

يُعد مقياس التدفق ذو التروس البيضاوية خيارًا فعالًا من حيث التكلفة ويستخدم على نطاق واسع في التحكم في العمليات، وتحميل الدفعات، والتطبيقات الأخرى.

مقياس التدفق ذو التروس البيضاوية هو نوع من مقاييس التدفق الإزاحية الموجبة، يحسب معدل التدفق بقياس عدد مرات مرور حجم ثابت من سائل الجليكول، وهو من أنواع مقاييس التدفق الميكانيكية. يُعد كل من مقياس التدفق ذو التروس البيضاوية ومقياس التدفق ذو التروس الحلزونية من أكثر أنواع مقاييس التدفق الإزاحية الموجبة شيوعًا في قياس الإيثيلين جليكول.

يقوم مقياس تدفق التروس البيضاوي بحساب الجليكول عن طريق قياس أوقات التروس

يتميز مقياس التدفق ذو التروس البيضاوية ببساطة تركيبه ودقة قياسه العالية، مما يجعله موثوقًا ودقيقًا في قياس تدفق الجليكول. وبفضل خصائص التزييت الممتازة للجليكول، يقلل هذا المقياس من تآكل التروس ويطيل عمر عدادات التدفق. تصل دقة قياس هذا النوع من العدادات عادةً إلى ± 0.2%، مما يجعله مناسبًا لقياس معدلات التدفق المنخفضة والمتوسطة للجليكول السائل.

يستخدم مقياس التدفق ذو التروس البيضاوية ترسين بيضاويين متشابكين كعناصر قياس، مما يمنحه دقة عالية في قياس الإيثيلين جليكول. وبفضل خصائص لزوجة الإيثيلين جليكول، يحقق هذا المقياس إحكامًا ممتازًا ويقلل من أخطاء التسرب.

ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن عدادات التدفق الحجمي تتطلب نظافة عالية للسوائل، وقد تؤثر الشوائب الموجودة في الإيثيلين جلايكول على دقة القياس، بل ويمكن أن تتسبب الشوائب في تعطل عداد التدفق PD وكسره.

تتمثل الميزة الرئيسية لمقياس التدفق ذي التروس البيضاوية في أن قياسه لا يتأثر بتغيرات خصائص السوائل، كما أنه يتمتع بقدرة عالية على التكيف مع السوائل ذات التغيرات الكبيرة في اللزوجة، مثل الإيثيلين جليكول. في الوقت نفسه، يمكن لهذا النوع من مقاييس التدفق قياس معدلات تدفق منخفضة للغاية، مثل نطاق تدفق يصل إلى 10 مل/دقيقة، مع حد أدنى لمعدل التدفق المقاس يبلغ بضعة ملليلترات في الدقيقة، مما يلبي احتياجات حالات التدفق المنخفض.

متطلبات منخفضة لأقسام الأنابيب المستقيمة عند تركيب مقياس تدفق التروس البيضاوي للجليكول

يمكن لمقياس التدفق ذو التروس البيضاوية أن يعمل بدون مصدر طاقة خارجي (عداد ميكانيكي).

مقياس تدفق ميكانيكي لقياس تدفق الجليكول

مقياس تدفق أنبوب معدني لقياس الجليكول

مبدأ:

يحتوي أنبوب معدني مخروطي الشكل مثبت عموديًا على عوامة حرة الحركة. يتدفق الإيثيلين جليكول لأعلى عبر الأنبوب، رافعًا العوامة حتى تستقر الفجوة الحلقية بين العوامة وجدار الأنبوب. يُشار إلى معدل التدفق بارتفاع العوامة (قراءة مباشرة) أو يُحوّل إلى إشارات كهربائية.

مزايا استخدام مقياس التدفق الدوراني ذي الأنبوب المعدني

• لا يتطلب الأمر طاقة للإشارة المرئية المحلية
• يتعامل مع تغيرات اللزوجة (على سبيل المثال، نطاق لزوجة الجليكول من 16.5 إلى 57 سنتي بواز)
• انخفاض الضغط وقيود التركيب الدنيا
• هيكل متين (مصنوع بالكامل من المعدن، ومقاوم لخصائص الجليكول)
• فعال من حيث التكلفة للتطبيقات غير الحرجة

السلبيات:

• دقة متوسطة (±1-5% من النطاق الكامل)، غير مناسبة لنقل الحضانة
• نسبة رفض محدودة (عادةً 10:1)
• الأجزاء المتحركة (العوامة) عرضة للالتصاق بالجليكول الملوث
• تزيد خيارات الإخراج (مثل 4-20 مللي أمبير) من التكلفة مقارنةً بالنماذج المرئية الأساسية

الأفضل لـ:

مراقبة الإيثيلين جليكول غير الحرجة في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، أو حلقات التبريد الصناعية، أو جرعات المواد الكيميائية حيث لا تتطلب دقة فائقة. تجنب استخدامه في التجارة أو للتحكم عالي الدقة.

مقارنة أداء ثلاثة أنواع من عدادات التدفق

من منظور دقة القياس، يتميز مقياس التدفق كوريوليس بأعلى دقة، يليه مقياس التدفق ذو التروس البيضاوية، بينما يتميز مقياس التدفق التوربيني السائل بدقة أقل نسبيًا. في قياس الجليكول، يوفر مقياس التدفق كوريوليس دقة قياس تصل إلى ± 0.1%، وهي دقة لا تتأثر بتغيرات الخصائص الفيزيائية للوسط. أما مقياس التدفق ذو التروس البيضاوية، فتبلغ دقته حوالي ± 0.5%، وهو مناسب لظروف التشغيل المستقرة. في حين تتراوح دقة مقياس التدفق التوربيني السائل بين ± 0.5% و ± 1.0%، ويتطلب تصحيح اللزوجة مراعاة ذلك.

من حيث الدقة، فإن كوريوليس هو الأفضل.

من منظور فقدان الضغط، تُسجّل عدادات التدفق ذات التروس البيضاوية أعلى معدل لفقدان الضغط، تليها عدادات التدفق من نوع كوريوليس، بينما تُسجّل عدادات التدفق التوربينية السائلة معدلاً أقل نسبياً. ويُعدّ فقدان الضغط عاملاً مهماً يجب أخذه في الاعتبار في أنظمة نقل الجليكول.

من منظور تكاليف الصيانة، تتميز عدادات تدفق التوربينات السائلة بأقل تكاليف صيانة، تليها عدادات تدفق التروس البيضاوية التي تتميز بتكاليف صيانة أعلى نسبيًا نظرًا للتآكل الميكانيكي. أما عداد تدفق كوريوليس، فلا يحتوي على أي أجزاء متحركة داخل المستشعر، لذا فهو يتطلب تكلفة صيانة أقل.

تكلفة عداد التوربين منخفضة، لكنه يحتوي على أجزاء متحركة في الداخل.

اقتراحات الاختيار وآفاق التطبيق

يُنصح باستخدام أنواع مختلفة من عدادات التدفق لتطبيقات متنوعة. في حالات تسليم مستودعات الجليكول (نقل الملكية)، يُنصح باستخدام عدادات تدفق كوريوليس لتلبية متطلبات القياس عالية الدقة.

عند النظر في عداد تدفق نقل الحضانة، فإن كوريوليس هو الأفضل

بالنسبة لعمليات الإنتاج التي تتطلب تحكمًا عاليًا في العملية، تعتبر عدادات التدفق ذات التروس البيضاوية خيارًا مثاليًا.

يُعد مقياس تدفق التروس البيضاوي مناسبًا للتحكم في عمليات الجليكول والتحكم في الدفعات.

بالنسبة لتطبيقات المراقبة والتحكم العامة، تتمتع عدادات تدفق التوربينات السائلة بفعالية جيدة من حيث التكلفة.

يكفي مقياس تدفق التوربين للمراقبة والتحكم العام في الجليكول

مع تطور الثورة الصناعية الرابعة والتصنيع الذكي، تشهد تقنية قياس تدفق الجليكول تقدماً مستمراً. وقد ساهم استخدام مواد جديدة في تحسين مقاومة عدادات التدفق للتآكل، كما أدى إدخال التكنولوجيا الرقمية إلى تعزيز مستوى القياس الذكي.

في المستقبل، سيصبح قياس المعايير المتعددة والتشخيص عن بعد والصيانة التنبؤية اتجاه تطوير تقنية قياس تدفق الإيثيلين جليكول.

مع مراعاة دقة القياس والاقتصاد والموثوقية، ينبغي على المهندسين والفنيين اختيار النوع المناسب من مقياس التدفق بناءً على متطلبات التطبيق المحددة، والنظر بشكل كامل في خصائص وسط الإيثيلين جلايكول أثناء التركيب والاستخدام لضمان التشغيل المستقر طويل الأجل لنظام القياس.